Сварная колонна. Описание конструкции. Условия работы конструкции, страница 4

Сварная сквозная колонна ответственная металлоконструкция, имеющая небольшие размеры и длинные сварочные швы. Исходя из этих условий выбираем наиболее целесообразную и современную полуавтоматическую сварку в СО₂ ГОСТ 14771 – 76

Сварочную проволоку выбираем с большим содержанием Si и Mn, так как во время сварки в СО₂ – эти элементы выгорают.

 

2  РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Теоретическое обоснование метода расчета       

Сварная колонна является опорой сварочного цеха. Применяется в строительстве, поэтому ее расчет производится по предельному состояния. Предельное состояние – это такое состояние конструкции, когда может наступить потеря эксплуатационных качеств данной конструкции, то есть деформация пластических материалов.

Этот расчет обеспечивает экономный расход материала. Применяется для проектирования строительных конструкций.

 2.2 Схема данной колонны

                        Рисунок 2-Схема сечения

Рисунок №6 – соединение стержней колонны

Подобрать сечение центрально-сжатой колонны из двух швеллеров расположенные полками вовнутрь и соединенные между собой планками, расчетная нагрузка N = 80 т.с. высота Н = 5 м,  материал 10ХСНД

δ=N/(A*φ)≤R;

По условия равно устойчивости колонны, где δ – напряжение в колонне, кг/см². Расчёт ведем методом подбора, задаем «φ» в пределах (0.65 - 0.95). Коэффициент «φ» зависит от материала и гибкости стержня и определяется по таблице. Задаем коэффициент продольного изгиба «φ» произвольно.

φ = 0,75

 

2.3 Расчёт швеллера

где φ – коэффициент продольного изгиба

А – площадь швеллера, см

F_мах – максимальная нагрузка, кН

R – сопротивление металла, кг/см²

Данной площади соответствует швеллер №24а, выписываем данные из сортамента, который нужен для расчета:

А_шв= 15,68 см²

I_x= 3180 см⁴                  

i_x = 9,84 см²

I_y = 245 см

i_y = 2,78 см

Z₀= 2,67см

          Z₀ –  это расстояние от центра тяжести до крайнего волокна стенки.

Проверяем условие равноустойчивости колонны: По условию жесткости

σ < R – данный швеллер не подходит по заданным условиям.

Выбираем шов №27 где A_1шв=35,2

Выписываем остальные:

I_x =4160 см⁴

i_x=10,9 см

I_y=262 см

i_y=2,73 см

Z₀=2,47см

       По условию гибкости

Гибкость колонны относительно оси х.

                   λ_x=45,8

40< λ_x<60

Λ=40   φ=0,88 (max)

Λ=60   φ=0,77 (min)

Δλ=60-40=20

Проверяем условие жесткости

Вывод: швеллер №27 подходит для сечения данной колонны. Так как δ≤R; 1543,2 кг/см² ≤ 3400  кг/см²

2.4 Определяем расстояние между планками

λ_y = 30 – данные СНиП

I_y=2,73

L₁=30*2,73=81,9

2.5 Определение расстояния между ветвями

Расчет ведется по приведенной гибкости:

Расстояние между швеллерами

2.6 Проверочный расчет

 

Проверка размеров выбранного сечения производим через определение момента инерции сечения относительно оси y а=(B/2)-Z₀, где а –расстояние от центра тяжести всего сечения до центра одного элемента (см.)

а = (6,2/2)-2,47=0,63

1.  J_y = 2*(J+a²*A_шв)

J_y = 2*(+0,63²*40,3)=6834,6см

2.  J_{y расч.}=(J_y/A_сеч)^0,5=(6834,6/31,3)^0.5=14,8

3.  Гибкость

λ_y=L_прив/i_{y расч}=45,8/2,73=16,8

4.  Λ_b=L₁/ i_{y расч}=125,03/2,73=45,8

Вывод проверочный расчет показал, что подобный швеллер обеспечивает равноустойчивость.

              2.7 Расчет размеров соединительных планок

             Соединительные элементы бывают трех видов:

1.  Планки применяются при малых и средних нагрузках. Планки при потере устойчивости колонны воспринимают возникающую срезывающую силу изгибающий момент. Эти напряжения действуют на швах.

2.  Колонны с раскосами применяются в мощных колонных. Силы, которые возникают при изгибе, перераспределяются по осям, такая колонна работает на ферме.